高速走絲電火花線切割機床發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
2017-6-30 來源：青島理工大學機械工程學院 作者：王賢勇，吳漢卿
摘要:隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于高速走絲電火花線切割機床的需求也越來越高。本文主要從切割效率、高厚度切割和大錐度切割等方面分析了我國線切割的現(xiàn)狀，并指出了高速走絲未來的發(fā)展方向，以增強高速走絲的競爭力。
關鍵詞：電火花；線切割；高速走絲
1.引言
高速走絲電火花線切割技術是利用電能對工件進行加工，而不是采用機械力。所以高速走絲可以加工任何硬度、強度和脆性的導電材料，不受材料性能的限制，在現(xiàn)在的機械加工領域中占有很重要的位置，應用十分前景廣闊。
2.高速走絲電火花線切割技術的研究現(xiàn)狀
2.1 切割效率
高速走絲電火花線切割技術在切割效率方面較之以前已經(jīng)有了質(zhì)的提高。采用智能脈沖電源，配合復合工作液，一次切割效率可以達到150~180mm2/min此時電極絲損耗≤0.01mm/20萬mm2，最高加工效率可達到 250mm2/min 以上。這些指標已經(jīng)接近一般單向走絲切割效率要求，但由于高速走絲電火花線切割機床的運行成本僅僅是低速走絲的幾十分之一，因此相比之下高速走絲具有十分明顯的優(yōu)勢。
2.2 高厚度切割
單向走絲由于運行速度慢，單靠電極絲本身的速度是很難將工作液帶入到加工間隙中來進行冷卻、消電離和排除雜質(zhì)，需要將去離子水高壓噴入。但當切割厚度超過200mm后，靠高壓也很難將去離子水帶入到放電間隙中，造成斷絲幾率大大增加，增加了生產(chǎn)成本，同時也影響后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的進行。而高速走絲的工作液主要依靠高速移動的電極絲帶入，工作液很容易進入到放電間隙中，進行冷卻、洗滌和消電離，所以高速走絲可以進行高厚度甚至超高厚度切割。現(xiàn)在高速走絲機床最高切割厚度已超過1,000mm，并且已有1,500mm以上切割厚度的定制產(chǎn)品問市。
2.3 大錐度切割
錐度切割顧名思義就是在加工過程中，電極絲需要傾斜一定的角度，但是對與低速走絲電火花線切割機床而言是非常困難的，因為需要在加工過程中將工作液高壓噴入傾斜的加工縫隙中，實施難度很大。因此利用低速走絲較大錐度進行工件生產(chǎn)時，極易造成電極絲斷裂，影響后續(xù)生產(chǎn)。但高速走絲主要是依靠高速運行的電極絲將工作液帶入到加工縫隙中，相對而言就比較容易實現(xiàn)大錐度切割。目前高速走絲的最大切割錐度已經(jīng)可達±45°，優(yōu)勢相當明顯。
2.4 穩(wěn)定多次切割的實現(xiàn)
在加工精度以及表面粗糙度方面，高速走絲相對于低速走絲而言，還是具有一定的差距，而如果使用高速走絲進行多次切割工件，將大大縮小它們之間的差 距 。 目 前 高 速 走 絲 多 次 切 割 已 經(jīng) 能 達 到Ra＜0.8μm，切割精度穩(wěn)定在 0.01mm 以內(nèi)，3 次切割（割一修二）綜合效率可達 80mm2/min，Ra＜1.2μm，與低速走絲的差距依然不大。
2.5 電極絲的壽命
電極絲的壽命是高速走絲能夠高效率加工工件的關鍵，是高速走絲的生命力之所在。目前在加工條件合適的情況下，1 次上絲 300m，切割面積可以達到900,000mm2，非常可觀。
3 .高速走絲電火花線切割技術的發(fā)展趨勢
隨著經(jīng)濟社會發(fā)展越來越迅速，人們對于產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高。為此，高速走絲電火花線切割技術不能在原地踏步，也需在許多方面進行提高和發(fā)展，以滿足各方面的需求，提高市場競爭力。
3.1 更高的加工表面質(zhì)量。
隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對高速走絲加工表面的質(zhì)量要求也越來越高，而電極絲在加工過程中的振動是造成表面質(zhì)量差的重要原因，為此應加強恒張力運絲系統(tǒng)的研發(fā)，以減少加工過程中電極絲的振動，提高高速走絲加工工件的表面質(zhì)量。
3.2 性能更優(yōu)越的工作液。
高速走絲能夠進行大厚度甚至超大厚度切割，使其優(yōu)勢之所在，但對工作液的要求也更高，要保證切割過程平穩(wěn)，對環(huán)境污染少，對人體無害。陶瓷型復合材料在近年來應用非產(chǎn)廣泛，但在利用高速走絲進行加工時，現(xiàn)有的工作液在加工過程中不易流動，且會粘附在電極絲上，影響電蝕產(chǎn)物的排除以及消電離，很容易造成斷絲，影響后續(xù)加工，因此開發(fā)適用于這些特殊材料的工作液將迫在眉睫。
3.3 綠色節(jié)能
隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及人口的迅速增加，人們對于能源的需求也越來越大，綠色節(jié)能已經(jīng)成為世界經(jīng)濟發(fā)展的新主題。為此必須進行新的脈沖電源的研發(fā)，綠色節(jié)能和環(huán)保將是其必須具備的品質(zhì)，這將為高速走絲的快速發(fā)展注入新的活力。
3.4 超厚度加工
在超厚度加工方面，雖然高速走絲已經(jīng)可以加工超過 1,000mm 的工件，但是加工過程不穩(wěn)定，造成加工精度以及表面粗糙度較差，需對600mm以上的超厚度工件切割方面多投入力量，使其能夠穩(wěn)定加工。
3.5 氣中加工技術。
氣中加工技術顧名思義就是在空氣中進行加工，相對于在工作液中的線切割電火花加工，它具有加工過程環(huán)保無污染，加工表面沒有電解腐蝕，表面質(zhì)量好等特點。哈爾濱理工大學的專家們已經(jīng)對氣中加工工藝進行了研究，并通過實驗驗證了其操作的可行性。不過通過實驗也發(fā)現(xiàn)了其存在的缺陷，如靠空氣冷卻，冷卻效果很差，沒有工作液帶走切屑，排屑效果差，導致加工速度緩慢。因此，如何改善氣中加工技術的冷卻效果和排屑效果將是氣中加工技術發(fā)展的重點，對于促進高速走絲的發(fā)展也有極其重要的作用。
4.結(jié)論
本文主要介紹了高速走絲電火花線切割技術在切割效率和大錐度切割等方面的現(xiàn)狀，以及其在切割效率和加工表面質(zhì)量等方面發(fā)展趨勢，通過這些可以了解自己的不足以及未來的發(fā)展方向，期望對以后的線切割技術的發(fā)展有所貢獻。
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